エネルギー制御施設のエレベーターに陣取っているロボット。さらわれた和登さんの後を追ってきたアトムの前に立ちはだかる。
ジオワーム
第一章のボス。メトロシティの全エネルギーを制御していた巨大虫型ロボット。一部のロボットを操り、暴走を起こす。口からレーザーを発射し、近寄る敵を高出力エネルギーパンチで薙ぎ払う強敵。
巨大ハチ型ロボット
太平洋に近づこうとするアトムを妨害するべく現れた、空中編隊の親玉。様々なショットを駆使して攻撃してくる。
人工太陽
その高熱を以て幾多もの航空機を沈めてきた不気味な球体。本来、冥王星開拓用に科学省で開発されたものだが、金三角一味によって盗まれた。初出は原作漫画「人工太陽球」の巻。
W3
地球の調査にやって来た三人組の宇宙人。アトムを悪人だと勘違いして襲ってくる。登場時のBGMは、テレビアニメ版のテーマソングをアレンジしたものになっている。
ビッグX
金三角が悪の国カルタゴから大量に買い取った兵器V3号の謎を追っているスーパーヒーロー。やはりアトムを金三角一味の仲間だと勘違いして攻撃してくる。登場時のBGMは、テレビアニメ版のテーマソングをアレンジしたものになっている。ちなみにアトムとビッグXは、原作漫画において競演（スターシステムではなく、それぞれの主人公として）したことがある。
プーク
第二章のボス。スカンクの命令で様々な悪事を働かされていた。4種類の戦闘形態を持ち、一部のトレジャーファンからは『ガンスターヒーローズ』のボスキャラにちなみ「セブンフォースもどき」と呼ばれることがある。主なキャラクターの節も参照。
ロボイド
第三章の中ボス。これ以降にも、バージョンアップした新型がボスキャラとして度々登場する。「ロボイド」というキャラクターは原作漫画にも登場するが、本作中のロボイドは漫画『ゴブリン公爵』に登場する同名の戦闘機械に準じている。
アトラス
第三章のボス。月面プラントにアトムを誘き寄せ、戦いを挑んでくる。強力なビーム砲「アトラスキャノン」、あらゆるものを貫く突進攻撃に加え、自身の体を軸に回転するレーザーも装備している。主なキャラクターの節も参照。
カラブス
第四章のボス。もともとはフランスで開発された地上最強の戦車だったが、ブラックルックスによって「空飛ぶ爆弾」に仕立て上げられた。画面の半分を覆う程大きい上に接触ダメージが高く、敵を牽制するための拡散ショットやレーザーも備えている。初出は原作漫画「一億年前の犯罪」の巻。
デッドクロス殿下
第五章のボスにしてブラックルックスの首領。サーベルでカマイタチを飛ばす程の技量を持ち、生身の人間とは思えない耐久力を持っている。さすがにアトムと一騎打ちで渡り合える程の戦闘能力では無いが、ロボイドRが彼のスキをしっかりカバーしている。主なキャラクターの節も参照。
シャラク王子
第六章のボス。三つ目族特有の超能力でムー帝国を支配下におく。手にした槍「赤いコンドル」による容赦無い突きと三種類の召還魔法でアトムに迫る。主なキャラクターの節も参照。
ノース2号
地上最強のロボットその一。攻防共に優れたスーパーロボット。六本の腕それぞれにホーミングミサイル、光学シールド、ドリル、爆弾ロボ発射口、ビーム砲、丸ノコを装備しており、それらを状況に応じて使い分けながらじっくりと相手を追い詰める戦法を得意とする。初出は原作漫画「地上最大のロボット」。原作アニメでは名前がでていないものの、外見が似ているロボットが登場しており、本作品でもそのロボットにノース2号の役を当てている。
電光
地上最強のロボットその二。戦闘用の武器は装備していないが、光学迷彩で姿を消せるスーパーロボット。透明のまま時限爆弾付きベルトをバラまくことで人間達を焼き払ってきた。専用のマシーンの電源が全て落ちてしまうと光学迷彩の効力が消えてしまうのが欠点。この章では比較的簡単に攻略できるボス。原作漫画「電光人間」の巻、および原作アニメに登場。原作漫画の「地上最大のロボット」には関係していない。
モンブラン
地上最強のロボットその三。ボディ中央のコア以外は一切ダメージを受けない鋼鉄のスーパーロボット。手足を引っ込めてバウンドしながら移動し、コアから高速の波動砲を放ち、そして回転ノコギリに変形して対戦相手をズタズタにするパワープレイが持ち味。ノース2号同様、原作漫画「地上最大のロボット」に登場するが原作アニメには名前が出ておらず、外見のよく似た無名のロボットに役を当てている。
エプシロン
地上最強のロボットその四。光子エネルギーで水中を自在に泳ぐスーパーロボット。海洋生物を巧みに操り、避けにくく且つ高い威力を持つ攻撃を次々に繰り出す。又、彼女の光子エネルギーは頭部から発射することで兵器としての応用が利く。彼女との対戦は水中ステージで行われるため、操作感覚が大きく変化し難易度が上がっている。原作漫画「地上最大のロボット」の巻、および原作アニメに登場。
プルートゥ
第七章のボス。地上の敵を焦土レーザーで焼き払い、空中の敵を誘導ミサイルで撃ち落とし、近寄る者には自らが竜巻となって制裁を加える最強の戦士。陸上戦で彼と渡り合える者はいない。。主なキャラクターの節も
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